一种舰载光学平台被动隔振系统及其设计方法
技术领域
本申请涉及光学平台隔振领域,特别涉及一种舰载光学平台被动隔振系统及其设计方法。
背景技术
目前舰载光学平台为专用光学设备、仪器提供安装与工作的平台,其直接承受海洋或湖泊带来的舰船摇摆、倾斜、振动等力学环境,该环境特性为低频、低量级,但持续、随机,难以满足光学设备高精度测量、跟踪要求。
相关技术中,都是将在工作台的下方设置减振装置,利用减振装置将振动吸收,从而降低外界振动对试验台的影响。
但是,现有技术中没有针对海洋或湖泊带来的舰船摇摆、倾斜、振动等力学环境,单纯在工作台的下方设置减振装置无法满足上述环境中光学设备高精度、跟踪要求。
发明内容
本申请实施例提供一种舰载光学平台被动隔振系统及其设计方法,以解决相关技术中无法在承受海洋或湖泊带来的舰船摇摆、倾斜、振动等力学环境满足光学设备高精度、跟踪要求的问题。
第一方面,提供了一种舰载光学平台被动隔振系统,其包括:
光学平台,所述光学平台水平设置;
隔振装置,所述隔振装置设于所述光学平台的下端,所述隔振装置的刚心接近光学平台以及光学平台表面光学设备两者共同的质心。
一些实施例中,所述隔振装置包括:
若干隔振器,若干隔振器分为两组,两组隔振器沿所述光学平台的长度方向排列设置。
一些实施例中,所述隔振器为倾斜设置,两组隔振器的上端相向设置。
一些实施例中,所述隔振器的倾斜角度为40~50°。
一些实施例中,所述光学平台包括一支撑板,所述支撑板沿其长度方向的两侧边缘竖直向上延伸有第一挡板,所述第一挡板的末端沿水平方向向外延伸有第二挡板,所述隔振器分别与所述第一挡板12以及第二挡板相贴。
一些实施例中,所述隔振器采用钢丝绳隔振器,所述隔振器包括隔振器本体以及与隔振器本体连接的第一支架和第二支架,所述第一支架与所述第一挡板以及所述第二挡板相贴。
第二方面,提供了一种舰载光学平台被动隔振系统的设计方法,用于设计上述的舰载光学平台被动隔振系统,包括如下步骤:
统计光学平台及其上安装的光学设备整体质量,根据整体质量获得两者共同的质心;
确定隔振装置的刚心;
将光学平台安装在隔振装置上,调整光学平台与隔振装置的相对位置,使所述隔振装置的刚心接近所述质心。
一些实施例中,所述隔振装置包括:
若干隔振器,所述隔振器采用钢丝绳隔振器,若干隔振器分为两组,两组隔振器沿所述光学平台的长度方向排列设置;
采用钢丝绳隔振器刚心试验方法确定隔振装置的刚心。
一些实施例中,调整光学平台与隔振装置的相对位置的具体步骤为:
调整光学平台高度,将在多组隔振器支撑下的刚心布置在靠近质心Z向位置;其中,Z方向为光学平台厚度方向;
根据光学平台及其上装光学设备整体质心位置,调整隔振器在X方向的分布,使其刚心在X方向和质心接近;其中,X方向为光学平台1长度方向。
一些实施例中,所述隔振器为倾斜设置,两组隔振器的上端相向设置,且
两组隔振器2斜支撑预设角度为40-50°。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括:
本申请实施例提供了一种舰载光学平台被动隔振系统,由于隔振装置的支撑刚心接近光学平台以及光学平台表面光学设备两者共同的质心,因此,有效削减舰船摇摆、倾斜和随机振动等对光学设备的振动传递,降低振动对其测量、跟踪等使用性能的影响。
另一方面,通过本申请中提供的舰载光学平台被动隔振系统的设计方法,通过在计算设备里面设计舰载光学平台被动隔振系统,可以得到产品质心以及隔振器的刚心分布,通过调整隔振器布局,可实现产品负载质量质心的适应性调整,灵活性强。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的舰载光学平台被动隔振系统立体结构示意图;
图2为本申请实施例提供的光学平台的立体结构示意图;
图3为本申请实施例提供的隔振器的立体结构示意图。
图中:1、光学平台;11、支撑板;12、第一挡板;13、第二挡板;2、隔振器;21、隔振器本体;22、第一支架;23、第二支架。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种舰载光学平台被动隔振系统及其设计方法,以解决相关技术中无法在承受海洋或湖泊带来的舰船摇摆、倾斜、振动等力学环境满足光学设备高精度、跟踪要求的问题。
为了解决上述问题,请参阅图1-3,提供一种舰载光学平台被动隔振系统,其包括:
光学平台1,所述光学平台1水平设置;
隔振装置,所述隔振装置设于所述光学平台1的下端,所述隔振装置的刚心接近光学平台1以及光学平台1表面光学设备两者共同的质心。
刚心,也称刚度中心,刚度中心是在不考虑扭转情况下各抗侧力单元层剪力的合力中心,是指结构抗侧力构件的中心,也就是各构件的刚度乘以距离除以总的刚度。
质心,简称质心,指物质系统上被认为质量集中于此的一个假想点。
质心和刚心离的越近越好,最好是重合,否则会产生比较大的扭转变形,因此当隔振装置的刚心接近光学平台1以及光学平台1表面光学设备两者共同的质心,或者说刚心和质心重合时,此时对于光学平台1来说,此时最稳。
对于本申请来说,刚心与质心之间的距离越接近越好,其中接近的距离应当在0~50mm范围之间,具体数值可以为1mm、10mm、20mm等。
进一步地,所述隔振装置包括若干隔振器2,若干隔振器2分为两组,两组隔振器2沿所述光学平台的长度方向排列设置。
可以理解的是,隔振器2的数目以及隔振器2在光学平台上的分布都对会整体的隔振装置的刚心发生变化。
在上一实施例的基础上,所述隔振器2为倾斜设置,两组隔振器2的上端相向设置,即两组隔振器2朝向光学平台1设置,此设计可使得可满足三个方向的隔振要求,作为优选,隔振器2的倾斜角度为45°,三个方向为XYZ方向,X方向则为光学平台1的长度方向,Y方向则为光学平台1的宽度方向,Z方向则为光学平台1的厚度方向。
进一步地,参见图2,所述光学平台1包括一支撑板11,所述支撑板11沿其长度方向的两侧边缘竖直向上延伸有第一挡板12,所述第一挡板12的末端沿水平方向向外延伸有第二挡板13,所述隔振器2分别与所述第一挡板12以及第二挡板13相贴。
支撑板11、第一挡板12以及第二挡板13优选为一体结构,来保证其稳定性,光学设备放置在支撑板11上,在实际上,第二挡板13与隔振器2是固定连接在一起的,而第一挡板12和隔振器2是紧密贴合在一起的,因此两侧的隔振器2在受力时,可以在X方向上挤压第一挡板12,对光学设备来说,具有很好的抗振作用。
结合图1以及图2,所述隔振器2采用钢丝绳隔振器,钢丝绳隔振器为市场在售产品购买,在此不多做解释,所述隔振器2包括隔振器本体21以及与隔振器本体21连接的第一支架22和第二支架23,所述第一支架22与所述第一挡板12以及所述第二挡板13相贴。
也就是说,第一支架22至少具有两个平面,其中一个平面与第一支架22相贴,一个平面与第二支架23相贴。
本申请还提供了一种舰载光学平台被动隔振系统的设计方法,用于设计舰载光学平台被动隔振系统,包括如下步骤:
统计光学平台1及其上安装的光学设备整体质量,根据整体质量获得两者共同的质心;
确定隔振装置的刚心;
将光学平台1安装在隔振装置上,调整光学平台1与隔振装置的相对位置,使所述隔振装置的刚心接近所述质心。
本申请中的设计方法,是通过计算机测试的,具体步骤如下:
S1:统计光学平台1及其上安装的光学设备整体质量,根据整体质量获得两者共同的质心
S2:确定隔振装置的刚心;
S3:将光学平台1安装在隔振装置上,调整光学平台1与隔振装置的相对位置,使所述隔振装置的刚心接近所述质心。
通过上述步骤,能够使得设计出的舰载光学平台被动隔振系统能够很好地承受海洋或湖泊带来的舰船摇摆、倾斜、振动等力学环境,并满足光学设备高精度、跟踪要求的问题。
进一步地,所述隔振装置包括:
若干隔振器2,所述隔振器2采用钢丝绳隔振器,钢丝绳隔振器为市场在售产品购买,在此不多做解释,若干隔振器2分为两组,两组隔振器2沿所述光学平台1的长度方向排列设置;
理论上说,隔振器2可以分为4组,6组等偶数组,根据实际情况设置,但是组数越多,试验的难度越大,越不容易确定隔振装置的刚心。
在本申请中,采用钢丝绳隔振器刚心试验方法确定隔振装置的刚心,刚心试验方法具体为:通过试验工装,上部为负载重量,下部为两组支撑隔振器2,通过施加一定力学载荷,寻找隔振器2在此支撑下的刚心。其中,负载重量与光学平台1和在其光学平台1上安装设备相同,可以理解的是,当隔振器2的数目和位置发生变化时,此时隔振器2的刚心位置也不同。
而调整光学平台1与隔振装置的相对位置的具体步骤为:
调整光学平台1高度,将在多组隔振器2支撑下的刚心布置在靠近质心Z向位置;其中,Z方向为光学平台1厚度方向;
根据光学平台1及其上装光学设备整体质心位置,调整隔振器2在X方向的分布,使其刚心在X方向和质心接近;其中,X方向为光学平台1长度方向。
在设计过程中,分为X、Y、Z方向,其中Z方向为光学平台1厚度方向,X方向为光学平台1长度方向,Y方向为光学平台1宽度方向,由于光学平台1宽度有限,因此一般通过调整光学平台1高度以及调整隔振器2在X方向的分布,使得刚心和质心在X方向和Y方向接近,最终确定接近范围为0~50mm范围之间,具体数值可以为1mm、10mm、20mm等。
本申请中的光学平台1也可以包括一支撑板11,所述支撑板11沿其长度方向的两侧边缘竖直向上延伸有第一挡板12,所述第一挡板12的末端沿水平方向向外延伸有第二挡板13,所述隔振器2分别与所述第一挡板12以及第二挡板13相贴。
支撑板11、第一挡板12以及第二挡板13优选为一体结构,来保证其稳定性,光学设备放置在支撑板11上,在实际上,第二挡板13与隔振器2是固定连接在一起的,而第一挡板12和隔振器2是紧密贴合在一起的,因此两侧的隔振器2在受力时,可以在X方向上挤压第一挡板12,对光学设备来说,具有很好的抗振作用。
结合图1以及图2,所述隔振器2采用钢丝绳隔振器,钢丝绳隔振器为市场在售产品购买,在此不多做解释,所述隔振器2包括隔振器本体21以及与隔振器本体21连接的第一支架22和第二支架23,所述第一支架22与所述第一挡板12以及所述第二挡板13相贴。
也就是说,第一支架22至少具有两个平面,其中一个平面与第一支架22相贴,一个平面与第二支架23相贴。
所述隔振器2为倾斜设置,两组隔振器2的上端相向设置,且两组隔振器2斜支撑预设角度为40-50°,作为优选,一般选择隔振器2斜支撑角度为45°,此时可以满足可满足XYZ三个方向的隔振要求。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是,在本申请中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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